基于知識圖譜的國內2010-2018年STEM教育研究熱點及趨勢分析

朱萌 胡來林 王艷茹 張新立

【摘 要】本研究在2010-2018年CNKI期刊數據庫中進行“STEM教育”課題研究搜索，并使用CiteSpace軟件對相關文獻進行可視化處理。研究結果發現：（1）研究主題主要集中于STEM教育相關的理論，STEM教育的目標體系，STEM教育領域的研究，STEM教育的課程開發、教學模式及學習方式5個方面的研究;（2）我國的STEM教育研究在高校較多，且內容多樣化，但在基礎教育領域中STEM研究不多;（3）當前STEM課程開發的研究呈增長趨勢。

【關鍵詞】STEM教育;熱點主題;研究趨勢;CiteSpace

【中圖分類號】G427? 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2019）02、03-059-04

信息技術（如人工智能、云計算、物聯網等）的快速迭代和應用對人才的教育與培養模式提出了更高要求。STEM教育融合了跨學科思維和新的教育理念。近年來，STEM理念已在全球主要國家引起關注和推廣，STEM教育研究正在蓬勃發展。為了解中國STEM教育的研究熱點和演變趨勢，本文基于CiteSpace軟件的視覺知識圖進行分析。

數據來源與處理方法

本研究在中國知網中選擇“高級搜索”選項，檢索領域設為“期刊”，以“STEM教育/stem教育”為檢索主題，年限為2010-2018年，經過檢索，共收集263篇文獻（截至2018年3月21日）。排除會議通知、報告、角色介紹、叢書介紹和會議散文等，剩余有價值文獻243篇，由知網導出reforwork格式原始研究數據。

英籍華人學者陳超美開發的CiteSpace可視化分析軟件，可以挖掘、呈現學術領域的熱點與趨勢，這是本研究的主要數據分析工具。

國內STEM教育的研究熱點主題

經過對243篇文獻提取關鍵詞聚類操作可以得到 Modularity Q=0.497，Mean Silhouette=0.869，分別表明網絡的模塊性為0.497，平均等值線為0.869。根據網絡模塊的聚類度和平均等值線，發現有7個聚類結果顯著——創客教育、STEM、教育活動、教學設計、STEM課程、創新能力、課程開發，表明這七個方面的研究較為密集。根據圖譜節點的大小、關鍵詞分析（中心度、出現頻次）和相關文獻分析，本研究總結了STEM教育的五大研究熱點主題和相關關鍵詞，如表1所示。

1.STEM教育相關的理論研究

STEM教育的理論研究主要包括概念、歷史發展和特點特性等方面。目前，STEM教育概念的定義大致相同，基本是以跨學科整合為理念，從科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科方面強調多學科的交叉融合。在歷史發展領域，研究人員從美國STEM教育出現、興起、傳入中國等多個時間節點梳理，探討了各種新興技術的應用和社會發展促使STEM新型教育理念興起。在STEM教育的特點特性領域，余勝泉、胡翔（2015）認為，STEM教育有著跨學科性的、趣味性的、情境性的、體驗性的、設計性的、協作性的、實證性的、藝術性的和技術增強性的突出特點。

2.STEM教育的目標體系

結合相關文獻的分析可以看出，目標體系的研究主要集中在STEM跨學科思維和能力素養兩個方面。一些研究者構建了STEM教育目標體系，并分析了實現不同教育目標所需的教育策略。同時，另外一些研究人員探討了STEM教育目標與創客教育目標、STEM教育與社會責任、國家競爭力與核心素養等之間的相關關系。如有研究者提出了以創客為形式的STEM課程，把培養學生創作、創意和視覺素養作為教育目標。

3.STEM教育領域的研究

國內STEM教育涉及領域主要為高校和中小學。高等教育領域的STEM教育主要通過基于項目、問題的設計與學習（PBL）方式來改造學科教育，推動我國高等教育學科面向未來、面向創新和面向差異化發展。這一方面切合高等教育“新工科”的改革方向，另一方面高校STEM學習項目通過面向真實情境解決問題，契合了高校技術、工程教育的學習的本質，培養了高校學生跨學科思維和綜合能力素養。而中小學的STEM教育以綜合實踐活動課程、科學課程和創客課程等形式進行實踐，貼合中小學生的知識體系和興趣愛好，使中小學STEM教育生態極具活力。

4.STEM教育的課程開發研究

結合相關文獻的分析，可以知道當前國內STEM教育課程的開發方向主要是基于問題、項目或者工程設計，將科學、技術、工程和數學知識融入實踐學習中。例如，傅騫和劉鵬飛（2016）將STEM課程類型分為四種，從教育成果（如驗證、詢問、制造和創造）的角度探討STEM課程的基礎和內涵，構建了將跨學科知識融入各個環節中的STEM課程理論框架。王旭卿（2015）的研究提出了面向STEM改造已有創客課程，培養基礎教育階段學生跨學科素養的課程開發構想。

5.教學模式及學習方式的轉變

STEM教育最初是從非正式學習（如游戲化學習、博物館教育）開始的，引起重視后逐步轉向正式學習領域。如今，技術環境的快速變化導致現行的教學模式、學習方法都面臨轉變的壓力。因此，構建相應的STEM教學模式、探索新的學習方式方法，把單一維度的傳統教學模式轉變為多維度的質量教學模型，是STEM教育研究人員和教學人員的重要任務。目前，關于STEM教學模式和學習方法的研究不多，大致是從課程目標、人才培養、跨學科培訓和STEM素養這幾個角度探討STEM教學模式的設計、開發。基于“跨學科項目式學習”的教學策略和學習方式是當前一個主要方向。

我國STEM教育的發展趨勢

根據CiteSpace相關分析圖譜，可以探討我國STEM教育的發展趨勢。

1.增長型趨勢

可以發現STEM教育、STEM課程的研究呈增長型趨勢，這和社會發展的現實需求有關。在“問題意識”愈發重要的今天，面向解決問題、實現項目、工程設計等方式的課程開發及實踐越來越引發人們的興趣。在增長的領域內，STEM教育研究不斷細化，由最初的整體理論、宏觀架構方面的研究轉向對 STEM教育生態層面深入探討，例如技術環境（編程技術、電子電路技術、機械技術等）、資源環境（師資力量、學具套件、器材等）、物理環境（創客空間、綜合實驗室、試驗場地等）等方面的研究大量出現。

2.減弱型趨勢

STEM教育強調跨學科理念的實現，而創客教育則更關注動手制作，強調作品的呈現和學生的個性化輸出。從多角度看，創客教育與STEM教育有著天然的關聯性，因此經常被國內學者并列進行比較研究。最普遍的觀點為“相互包含說”與“創客教育（狹義）包含于STEM教育”兩種觀點，前者認為創客教育與STEM教育為兩個彼此獨立的教育概念，但雙方在一些領域存在重合;后者認為STEM教育范圍廣闊，創客教育（狹義范圍）是STEM教育的一個下屬分支。近年來，隨著國內學者對STEM教育研究的深入，曾經火爆的創客教育研究開始趨于減弱。

總結與反思

1.STEM教育研究多樣化

有關STEM教育的研究者涉及大學、高等職業學校和基礎教育的研究人員。高校研究者更加重視相關的理論探索和生態建設，由于信息便捷、資金充裕、政策相對自由，近幾年來高校STEM領域的研究處于蓬勃發展階段。在高校理工科學科，“新工科”的政策導向更是為高校STEM教育發展提供了一種新的思路;而以學前教育、基礎教育為代表的教育學科中，“全科教學”“綜合實踐活動”等理念都與STEM教育不謀而合。幼兒階段的STEM教育探索也在多角度開展，不少幼兒園以主題周的形式引入STEM活動開展日常游戲化活動，而小學階段也將曾經的信息技術活動、工程技術活動、創客等活動向STEM教育靠攏，取得了喜人的突破。

STEM教育作為一種面向未來的人才培養新模式，打造貫穿學前階段至高等教育階段的一體化教育體系，是未來中國STEM教育發展的必然取向。這一方面需要國家在頂層設計上給予支持，同時更需要各教育階段的學校和STEM教育研究人員展開合作，尤其應鼓勵高等院校、高職院校與中小學組建STEM教育聯盟。

2.缺乏對STEM教育評估方面的研究

當前STEM教育研究的重點是教學模式、課程資源和項目建設，而對于相關教師培訓、技術支持和應用以及STEM教育評估的研究較少。從長遠看，缺乏完善的教育評估體系將會限制中國STEM教育的健康發展。教育評估評價是教育發展的“尺子”和“防火墻”，一方面通過教育評估可以指明國內STEM教育發展的方向，建立健全STEM教育的行業標準;另一方面完善的評估體系可以鼓勵優秀的教師、教育團隊的創新和優秀STEM項目的推廣。

而在實踐探索中摸索出一條中國STEM教育的評估評價之路是STEM教育良性發展的保障。這不僅需要國家政策的頂層規劃，更需要地方教育部門的積極行動。如，對于中小學的STEM教育發展，地方教育部門應該對從事STEM教育探索的學校和中小學教師積極支持，在職稱評定、薪資獎勵等領域給予傾斜照顧。

3.STEM課程、項目、STEM教學模式和學習方法的研究呈現出增長態勢，STEM教育過程的研究依然較弱

當前，大量高校、機構、中小學乃至企業都投入到了STEM教育的新興行業，出現了STEM教育的課程、學習項目井噴的趨勢，STEM教育行業迎來了突破式發展。但STEM教育過程的探索卻依然處于弱勢地位。課程、項目、教學模式、學習方法都是STEM教育的外在和載體，而STEM教育真正能給學生帶來的學習過程轉變，對學習內容和學習方式的改造是其真正的魅力所在，而這些都要依托對STEM教育的實施過程的研究。因此，STEM教育的過程研究意義重大，否則國內STEM教育就會陷入課程與學習項目“重復建設”的怪圈。在未來的相當長的時間內，STEM學習過程的特點、STEM教育過程中的內部驅動等問題都將是中小學教學工作者和研究人員進一步探索的關鍵領域。

參考文獻

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